钢塔架结构静力计算的分层空间桁架法研究

通过理论推导,得出在满足分层空间桁架法基本假定条件下的计算公式,用空间桁架法设计塔架,对比分析刚性、柔性斜杆塔架的区别。同时,推导了三角形截面塔架的内力及位移计算公式,用分层空间桁架法及逐次渐进法计算四种截面形状的刚性结构及柔性结构的内力,用规范方法进行构件验算,得到应力比处于0.75~0.85之间时的结构用钢量;并得出如下结论:刚性斜杆塔架及柔性斜杆塔架用钢量基本一致,两种塔架应力比处于同一水平时刚性斜杆塔架刚度较大;由承载力控制时,按照两种形式斜杆设计的塔架用钢量基本相同,由刚度控制时,采用刚性斜杆有助于降低结构用钢量。     

基于有限元的分层空间桁架法计算精度分析

通过分析分层空间桁架法与有限元法之间的计算差别来讨论分层空间桁架法的计算精度;对某电视塔分别用分层空间桁架法及有限元法在相同荷载条件下进行计算,认为有限元方法为精确解,并以此来分析分层空间桁架法的计算结果。分析结果如下:分层空间桁架法在结构截面形状及截面尺寸没有突变时误差较小,内力及位移计算误差基本可以控制在20%以内,内力较小的斜撑计算误差较大,但不影响设计,截面形状及截面尺寸发生突变时斜撑内力及层间侧移计算误差可达50%以上,此时分层空间桁架法不适用;在上下分布较为均匀的实际结构中,分层空间桁架法误差较小,可以用于结构初步设计以及与有限元计算结果相互校核。     

网架-平板组合结构的简化计算法(上)

本文研究并提出了网架-平板组合结构的简化分析方法。这种分析方法是将组合结构的平板部分,根据各种不同形式的网架折算为四组或三组平面交叉杆系,从而使这种比较复杂的组合结构转化为一个等代空间铰接杆系结构,由一般空间桁架位移法直接进行计算。文中详细地讨论了两向正交类网架、两向斜交类网架、三向类网架及蜂窝形三角锥网架等各种网架-平板组合结构的具体计算方法,并给出了相应的等代杆系刚度和板中内力的计算公式,并且附有算例。     

斜腹杆桁架转换结构在高层设计中的应用

结合实际高层建筑的设计,着重讨论了斜腹杆桁架转换结构和梁式转换层结构的内力分析、转换方案选择及斜腹杆桁架的构造措施等问题,同时对斜腹杆桁架进行了施工全过程监测,其结果可供其他类似建筑斜腹杆桁架转换结构设计时参考.     

节点轴向刚度对方管空间三角形桁架静力性能的影响

为研究节点轴向刚度对方管空间三角形桁架静力性能的影响,使其设计建立在更合理的理论分析基础之上,采用ANSYS软件对方管空间三角形桁架受力性能进行了分析。采用壳单元建立了可考虑节点刚度的分析模型,将其分析结果与不考虑节点轴向刚度的分析模型进行了对比。不考虑节点轴向刚度的分析模型考虑了节点为刚接、铰接及弦杆连续腹杆与之铰接3种情况。对比分析结果表明,节点轴向刚度对桁架整体变形影响较大,对桁架内力分布的影响很小。为便于应用,提出了能够很好地模拟节点轴向刚度影响的方管结构简化分析模型(SIM)。建议在计算方管空间三角形桁架变形时考虑节点轴向刚度的影响。     

钢筋混凝土桁架的设计与应用

由于影剧院、礼堂等建筑的台口跨度较大,普通钢筋混凝土台口梁的强度、裂缝和挠度很难满足设计要求,利用舞台与观众厅之间的空间设置钢筋混凝土桁架,能有效解决台口跨度大造成的结构难题。结合两个工程设计实例,论述了采用SATWE计算软件对含有钢筋混凝土桁架的结构进行整体分析的合理性和适用性;给出了建立计算模型时桁架的弦杆、腹杆、斜杆以及楼板采用的计算单元;分析了桁架端部斜杆设置、弦杆断面、腹杆间距等因素对桁架内力分布的影响;提出了设计中应采取的构造措施和施工工艺。     

张弦桁架上弦面腹杆型式对结构内力的影响研究

对桌跨度为100m的张弦桁架结构,研究上弦面斜腹杆采用3种不同形式时的结构受力特性,通过MATLAB编程法内力计算和ANSYS验证,结果表明交叉式结构体系受力性能最好,锯齿式次之,山脉式最差,这些研究结果对张弦桁架结构设计有着重要的指导意义。     

大跨度跳层空腹网架结构的简化分析方法

本文以考虑剪切变形的交叉梁系柔度法和多层框架在竖向荷载下的分层法为基础提出了跳层空腹网架的简化分析方法。该方法通过将两向正交平面空腹桁架等代为两向正交实腹梁,经求解柔度方程后,可回代成平面空腹桁架求算杆件的内力。本文详细地推导了跨越层柱子对等代实腹梁作用的端弯矩,同时求算出了考虑跨越层柱子影响时等代实腹梁的柔度系数,建立了柔度方程。提出了回代过程中跨越层柱子对等代实腹梁作用端弯矩在求杆件内力时的处理方法,给出了简化计算方法的具体步骤,并编制了相应的计算机程序。通过算例分析可知该简化分析方法具有较高的计算精度,可满足工程结构设计的要求。     

大跨度空间钢管桁架的卸载过程模拟及控制

大跨度空间钢管桁架结构常被设计为大型公共建筑的主要受力体系，但是在进行结构设计阶段通常不考虑其施工阶段的受力状况，而其卸载方案的合理性和卸载时结构内力的控制直接关系建筑物的安全和使用。因此，本文应用SAP2000对松江大学城体育馆钢结构屋盖的卸载过程进行了试算，并以此制定卸载方案。在利用SAP2000进行建模时，在多管汇交节点处根据各钢管的线刚度比值进行了简化处理，并且对结构在卸载前的不均匀沉降做了充分考虑。结构卸载时，同时进行下弦杆和腹杆的变形和应变实测以保证结构安全并验证电算的准确性。提出了空间钢管桁架在有限元分析时模型简化的方法和关键点，并给出了大跨度空间桁架在卸载阶段的施工建议。     

钢筋混凝土平腹杆双肢柱的计算方法

一、概述钢筋混凝土平腹杆双肢柱系一单跨多层框架,其特点是跨度小、腹杆刚度大。为简化计算,各杆件的弯矩一般均采用整体弯曲和局部弯曲相叠加的原理。目前,国内推荐的近似计算法大致可分为三种:一是将钢筋混凝土平腹杆双肢柱完全看作弹性体系计算杆件内力(简称弹性法);二是在按弹性方法分析双肢柱各杆件内力时,考虑了混凝土产     

考虑剪切变形影响的空间管桁架组合梁挠度计算与分析

为研究新型空间管桁架组合结构的变形特点,将空间管桁架组合梁弯曲受力行为分解为等效空腹虚拟梁的弯曲作用和腹杆组成的虚拟桁架作用。利用虚功原理建立了考虑空腹式腹杆剪切变形影响的挠度计算公式,并采用模型梁加载试验与有限元分析法对计算挠度进行了对比分析。结果表明:剪切变形产生的挠度为计算总挠度的52%,为弯曲作用产生的计算挠度的1.07倍;在各级荷载作用下,考虑剪切变形影响的计算挠度与试验、有限元结果吻合较好,平均偏差分别为5%和2%,试验值与有限元计算值的平均偏差为2%;实测结果验证了计算公式的正确性和有限元模型的合理性。文中建立的挠度计算公式为此类结构在弹性状态时的挠度计算提供了一种准确的简化计算方法。     

葵花形开孔单层球面网壳的机动分析、简化杆系模型和计算方法

通过机动分析,论证了葵花形(指葵花形三向网格型)开孔单层球面网壳是能满足结构几何不变性基本要求的静定空间桁架结构.提出了简化杆系计算模型及其基本方程,精确求得网壳内力的递推计算公式和简便的位移计算公式.给出网壳支承在圈梁且需考虑与下部结构协同工作时的计算方法.在多种荷载工况和不同网壳矢跨比时作了参数分析和对比.本文的简化分析方法可方便地揭示网壳受力特性和主要内力、位移的变化规律,可为该类网壳结构的初步设计与多方案比较时采用.     

多层混合结构中钢桁架选型与设计探讨

湖州华润万家商场采用钢-混凝土混合结构体系。多层混合结构中钢桁架的选型不仅要满足桁架自身的受力要求,还需考虑其对结构整体抗震性能的影响。给出了三种桁架结构布置方案,并对其进行分析比较,发现在满足受力前提下,桁架应尽可能减少斜腹杆数量,避免结构产生薄弱层和软弱层。钢桁架支座节点连接及受力复杂,经研究采用构造简单且密实度较高的铸钢节点;桁架跨间节点则采用带内隔板的钢板节点,为减少焊缝数量,节点两侧板件均采用整块钢板;对所有节点进行了有限元分析计算,确保受力满足设计要求。建立带弹性楼板的钢桁架分析模型,并与独立钢桁架分析模型进行了比较,发现楼板可降低桁架杆件的内力,但自身内力会相应增加,楼板设计时需考虑此附加内力的影响。     

平面钢桁架抗弯承载性能试验及有限元分析

GB 50017-2003《钢结构设计规范》中规定,桁架杆件采用节点板连接时,计算模型的连接方式可简化为铰接。现对1榀18m跨钢桁架进行设计荷载下的三分点加载试验研究,并与软件计算结果对比,得到桁架内力和位移响应,得出最优计算模型。结果表明:1)桁架结构中节点对腹杆约束影响范围为(0.15~0.3)杆件长度,建议腹杆计算长度取0.85杆件长度较为安全;2)采用铰接计算模型校核正常使用状态下的挠度较为合适;采用刚接模型校核应力较为合理。     

空腹钢桁架改进方案比选研究

空腹钢桁架由于没有斜腹杆,其杆件内力的分布与普通桁架比有本质的不同。在竖向荷载作用下,弦杆和竖腹杆均承受有弯矩、剪力和轴力。其杆件的独立性为桁架的局部改进、加强提供了可能性和便捷性。在分析空腹钢桁架杆件内力分布特征后,提出了空腹钢桁架的几种改进方案,并进一步对各改进方案进行有限元模拟计算,根据有限元计算结果对各改进方案进行验证、比选,得出最优的改进方案。     

交叉梁系差分法解平板网架在考虑剪切变形下的内力分析

平板网架结构由于其整体性、稳定性、抗震性、刚度等性能较好,且造型美观,越来越多地用于大跨度结构如体育馆、展览馆等。计算网架内力的方法较多,精度最高的有空间桁架位移法,但求解未知数的方程较多,工作量较大,可用近似的计算方法交叉梁差分法,此法可分不考虑剪切变形和考虑剪切变形两种,前者计算简便,后者精确度较高。 本文就交叉梁系差分法考虑剪切变形解平板网架的内力计算进行探索,以6跨、周边简支、两向正交正放网架为例,如图1。 1.利用对称性取网架1/8块对节点编号,用二维数组对X方向各段编号。 2.假设杆件截面面积上弦杆为A_1;下弦杆为A_2;斜腹杆为A_c;竖杆为A_d。网架节间距为a,桁架高度为h,惯性矩为I,杆件的弹性模量为E,斜愎杆与弦杆夹角为α,折算剪切刚度为C,梁元的剪切     

交错钢桁架体系的腹杆布置及其截面形式研究

混合桁架是钢结构交错桁架体系常用的桁架形式，用于工程实践时，应采用适宜的腹杆布置形式及经济合理的截面形式。本文主要研究了以下几个方面的问题：因建筑需要而设置的空腹节间处于桁架内不同位置时，桁架杆件在竖向荷载作用下的内力变化；常用对称式混合桁架的腹杆布置形式对桁架内力及总用钢量的影响；桁架腹杆采用T型钢、矩形钢管、圆钢管、角钢时桁架的总用钢量比较。比较结果表明：空腹节间不应设置在桁架端部；常用混合桁架腹杆采用“之”形布置时用钢量最省；桁架腹杆选用T型钢和角钢较为经济合理。     

宝石群单层折面网壳构形研究和简化杆系计算模型

深圳大运会体育馆、体育场的主体结构是由三角形网格组成,其外形如宝石群,为单层折面空间网壳结构.通过构形研究和机动分析,论证了宝石群单层折面网壳是一种满足几何不变性基本要求的静定空间桁架结构.通过研究圆形平面的宝石群单层折面网壳,提出了简化杆系计算模型及其计算方法,可精确求得网壳结构的内力和位移.在基本结构体系基础上,增...     

混凝土转换桁架斜腹杆偏位后受力性能分析

通过对一高层建筑的桁架式转换层的斜腹杆偏位后桁架的内力和应力进行分析,得出斜腹杆偏位对该桁架受力的影响,并对结构提出了加固建议。加固后,该房屋投入使用,在使用的过程中对该房屋的转换桁架进行观测,其变形满足使用要求,没有出现裂缝。     

单层钢筋混凝土桁架在建筑结构改造加固中的工程应用

在建筑结构改造加固中,由于要拆除局部钢筋混凝土柱子和楼板,以形成无柱大空间尺寸,对大跨度梁的改造加固成为主要的难点。若单纯采用目前规范中提到的加固方法,很难有效解决问题。本文提出了单层钢筋混凝土桁架梁的形式,并简述了其几种结构形式,对其受力性能进行了对比分析,并分析了竖腹杆和斜腹杆的布置及其截面尺寸对桁架受力性能的影响,总结出钢筋混凝土桁架的受力特征。结合工程改造加固实例,提出合理布置斜腹杆和竖腹杆的钢筋混凝土桁架结构,并在改造加固中提出设计要点和建议。